关键词：打磨机器人；智能控制系统；应用技术
引言
1.打磨机器人应用的必要性及功能
在传统的打磨行业作业中，打磨车间的环境恶劣，噪杂声、灰尘非常严重的影响着工人身体健康，大部分工人都会患有尘肺病、听力下降等职业病，灰尘对于人体的各个器官显然是十分有害。随社会经济的发展工人的工资与材料费用大幅度的增加使得公司的成本也大幅的提升；同时，在工作时工人一般是依照经验去判断是否加工完成因而所加工的产品质量无法得到保证；另外，因人无法长时间集中去做重复性的事，因此工作效率无法保持稳定。基于以上传统人工打磨的弊端问题，逐渐出现了打磨机器人的应用，机器人进行打磨作业可以解决目前工厂在打磨行业招工困难的问题，同时也有利于提高工厂在打磨工序的生产效率，降低工作强度，提升工厂的竞争力和提高产品的质量，促进产业转型升级，更有助于提高整个社会生产的自动化水平。但是由于打磨工件的不规则特殊性和工艺要求的复杂性，使得对工业机器人打磨应用的要求也十分严格。
2.打磨机器人智能控制系统介绍
目前工业机器人已逐渐开始应用于抛磨工艺中。在生产过程里，绝大多数的工业机器人是按照预先编制好的程序来进行工作的，这种方式称为位置控制。这种方式适用于简单平面的抛磨，而对于一些加工面稍复杂些的工件，选用这种方式会为生产带来困难。因为在抛磨过程中，当外界条件发生变化，为了使机器人响应外界条件作出相应的正确动作时，就需要对机器人的动作做调整，修改程序再进行调试，给生产带来了不便。为了解决上述问题，主动力控和被动力控应运而生。主动力控是指机器人利用力的反馈信息采用一定的控制策略去主动控制作用力。被动力控是机器人凭借一些辅助的柔顺机构，使其在与环境接触时能够对外部作用力产生自然的顺从。选用力控打磨方案就显得十分必要了，本节以6关节工业机器人组合专用取料手抓、送料装置、恒力砂带机、恒力抛光机、抽检及返修装置、4工位转台、冲孔及检测装置、桁架下料装置、总控系统及封闭除尘房等装置实现精密铸铝件的自动打磨抛光任务：
2.1系统介绍
流程：人工上料→机器人1取料→冒口铣削→披锋打磨→机器人1下料→抽检→4工位展台质检冲孔→不良品分拣→机器人2半成品取料→打磨抛光→机器人2成品下料。
打磨抛光智能系统相关模块介绍如下：
①料仓装置：人工摆好毛坯，手动启动系统，气缸送料装置自动将工件送至机器人工作区域，两个独立的送料装置交替作业解决人工上下料操作时机器人停机等待的问题。
②机器人抓手：抓取物料的夹具安装在机器人手臂上，实现机器人自动地抓取工件并完成打磨抛光作业。气缸夹取的方式简单实用，应用广泛。
③恒力砂带机：采用独立的系统控制，以一个变频异步电机为主动力源，带动砂带旋转。用3个伺服电机驱动齿轮齿条，可输入控制指令设定打磨力度。当打磨工件时，砂带的受力传递给伺服电机，系统通过对伺服电机力矩及电流变化进行换算输出来驱动伺服电机运动实现工件和砂带的接触力恒定。为避免砂带跑偏，系统设置砂带自动纠偏装置。
④恒力抛光机：采用独立的系统控制，恒定伺服力矩及电流的变化实时进给麻轮位置，使工件抛光接触力恒定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆步进电机推送实现固体打蜡功能。
⑤总控制系统：实现机器人与各打磨抛光装置的I/O信号对接，采用管理层、监控层和设备层三级网络对整生产线进行监控、调度、管理，接受车间生产计划，完成自动化生产。
⑥抽检及修补装置：为避免机器人打磨抛光工件的打磨缺陷及机器人打磨抛光时间的充分利用，定时送出一个打磨工件给人工质检。不合格工件人工执行系统指令使机器人执行区域修补程序。
⑦桁架取料装置：采用气缸组合成三坐标结构，形成与生产线的协同动作，控制简单，经济实惠。
⑧工件检测系统：本方案防爆传感器检测重要孔位的毛刺残存高度，给出产品性能指标的检测及判断信号，使桁架装置执行取料下料动作。工件打磨抛光后表面蜡膜黏连及缺陷瑕疵的识别难度，使视觉检测存在误差，需进一步地进行研究解决。受制于传感器应用技术，抛光面的检测由人工完成。
⑨离线仿真：产线生产前生成工件打磨抛光程序及产线过程模拟程序，配合生产时的产线参数优化，可缩短生产工期，避免不必要返工。
⑩除尘防爆。建立相对封闭的抛光打磨间，隔离产生粉尘的工序，所有设备及可导电物做接地连接，电气设备、照明设备均选用防爆类型。各打磨抛光装置连接－20kPa的高负压除尘系统，从源头开始收集粉尘，管道中设压力传感器和单向隔离阀，粉尘过滤器设耐压、泄压、抑制及隔离等保护措施预防并治理粉尘爆炸。
本节探讨的机器人控制系统将交流伺服电机的转矩模式和位置模式由伺服驱动器控制，由运动控制器完成电机输出转矩大小和定位控制，从而实现输出力控制和位置补偿控制。机器人中打磨抛光装置采用独立恒力系统控制解决机器人运行误差，调试及使用方便、研制周期短、可靠性高。各产线打磨模块单元比较分散，因此，智能打磨抛光控制采用分布式系统结构，实现机器人与产线功能部件I/O对接，进行信息交互，协调各单元工作。
3.打磨机器人未来的发展方向及前景
伴随着我国科技水平日新月异的发展，人们对产品的质量要求也日渐提高，因此在制造行业中，无论是打磨质量、生产效率，还是人工劳动条件，种种因素都促使研磨行业对自动化和机器人提出了新的需求。因此，对于打磨机器人未来应当走“机器人+”创新模式。“机器人+”创新模式的目标是要实现工业机器人整体创新水平的提高，加快形成我国工业机器人的产业化；通过“机器人+制造过程”和“机器人+管理过程”的深度融合，在复杂工业中实现广泛创新，提升我国自主工业机器人的创新水平。
打磨机器人在往“机器人+”模式不断发展的过程中，要着重突破三个技术——工业机器人创新技术、周边设备的开发技术和软件模型的研发技术，其本质是要改变制造业的内涵和外延，改变生产方式。而“机器人+”创新模式从重点领域上来说，要提升“中国制造2025”所制定的十大重点领域的高端创新水平，要构建起行业创新生态系统，要通过创新驱动引领，来赢得“机器人+”。
结束语：总之，我国的机器人发展行业正在以十分迅猛的姿态发展，并正处于逐步发展壮大的关键时期，对于打磨机器人来说，随着人口红利的消失、产品成本降低和产品质量提高的要求，这一细分领域也蕴涵着巨大的发展潜力。因此，这就需要相关人员重视对打磨机器人系统开发设计的研究，以促进机器人产业领域的蓬勃成长。
参考文献
[1]王新涛.复杂曲面研磨抛光机器人力控制研究[D].东北大学.2012.
[2]王淼.抛光打磨机器人控制系统的设计与实现[D].广东工业大学.2016.
[3]王淼，杨宜民，李凯格等.抛光打磨机器人智能控制系统研究与开发[J].组合机床与自动化加工技术.2015.
[4]龚勤慧，李刚.基于PLC的自适应压力打磨机器人系统设计[J].机床与液压.2016.
论文作者:刘贤伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/15
标签：机器人论文; 工件论文; 装置论文; 恒力论文; 系统论文; 工业论文; 控制系统论文; 《建筑学研究前沿》2018年第3期论文;